课程设计-梯形钢屋架设计计算书.doc

梯形钢屋架计算书学生姓名 XXX班级名称 专业名称土木工程指导教师XXX目录1 设计资料 11.1 基本资料 11.2 荷载标准值 12 结构形式与布置 12.1屋架形式 12.2屋架尺寸的确定 12.3钢材和焊条的选用 32.4屋盖支撑布置 33 荷载计算 33.1恒活荷载计算 33.2 荷载组合 44 内力计算 45 杆件截面设计 55.1上弦杆截面计算 55.2下弦杆截面计算 65.3斜杆截面计算 75.3.1 斜杆aB 75.3.2 斜杆Bc 75.3.3 斜杆cD 8斜杆De 8斜杆eF 8斜杆Fg 95.4竖杆截面计算 9竖杆Aa 10竖杆Cc 10竖杆Ee 105.4.4 竖杆Gg 116 节点设计 126.1下弦c节点 126.2上弦B节点 146.3屋脊G节点 156.4支座a节点 161 设计资料1.1 基本资料①某厂房总长度90m，跨度L＝18m，屋盖体系为无檩体系，纵向柱距6m②结构形式:钢筋混凝土柱，梯形钢屋架柱的混凝土强度等级为C25，屋面坡度i=L/10；L为屋架跨度地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，不考虑地震设防，屋架下弦标高为18m；③屋盖结构为无檩体系：采用1.5×6.0m预应力混凝土屋板（考虑屋面板起系杆作用）屋面活荷载：施工活荷载标准值为0.8kN/m2，雪荷载的基本雪压标准值为S0=0.5kN/m2，施工活荷载与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值；积灰荷载 0.8 kN/m21.2 荷载标准值屋面各构造层的荷载标准值：三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.4kN/m2水泥砂浆找平层 0.4kN/m2保温层 0.5 kN/m2(按选题) 一毡二油隔气层 0.05kN/m2 水泥砂浆找平层 0.3kN/m2 预应力混凝土屋面板 1.45kN/m22 结构形式与布置2.1屋架形式屋面材料为预应力混凝土大型屋面板，采用无檩屋盖体系，梯形钢屋架，屋面坡度i=L/10 ，L为屋架跨度。

2.2屋架尺寸的确定屋架计算跨度屋架端部高度取： HO=2000mm屋架高跨比：屋架跨中起拱为了使屋架节点受荷,配合屋面板1.5m宽，腹杆体系大部分采用下弦节间水平尺寸为3.0m的人字形式，上弦节间水平尺寸为 1.5m，屋架几何尺寸及内力值如图所示图1 18m跨屋架几何尺寸图2 18m跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值 图3 18m跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值 2.3钢材和焊条的选用根据计算温度、荷载性质和连接方法，屋架刚材采用 Q235沸腾钢，要求保证屈服强度 fy、抗拉强度 fu、伸长率δ和冷弯实验四项机械性能及硫（S）、磷（P）、碳（C）三项化学成分的合格含量焊条采用 E43型，手工焊2.4屋盖支撑布置根据厂房长度、跨度及荷载情况，设置三道上、下弦横向水平支撑因柱网采用封闭结合，厂房两端的横向水平支撑设在第一柱间，该水平支撑的规格与中间柱间支撑的规格有所不同在所有柱间的上弦平面设置了刚性与柔性系杆，以保证安装时上弦杆的稳定，在各柱间下弦平面的跨中及端部设置了柔性系杆，以传递山墙风荷载在设置横向水平支撑的柱间，于屋架跨中和两端各设一道垂直支撑。

3 荷载计算3.1恒活荷载计算屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，计算时，取较大的荷载标准值进行计算故取屋面活荷载0.8kN/进行计算屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式计算，跨度L单位为m,荷载计算结果见表1表 1 荷载计算表荷载名称标准值（kN/）设计值（kN/）预应力混凝土大型屋面板1.451.45×1.2＝1.74三毡四油上铺绿豆砂防水层0.40.4×1.2＝0.48水泥砂浆找平层0.40.4×1.2＝0.48保温层0.50.5×1.2＝0.6找平层0.30.3×1.2＝0.36屋架和支撑自重0.12+0.011×18=0.3180.318×1.2＝0.382三毡二油隔气层0.050.05×1.2＝0.06永久荷载总和3.4184.102屋面活荷载0.80.8×1.4＝1.12积灰荷载0.80.8×1.4＝1.12可变荷载总和1.62.243.2 荷载组合设计屋架时应考虑以下三种荷载组合情况：①全跨永久荷载 + 全跨可变荷载全跨节点永久荷载及可变荷载：②全跨永久荷载 + 半跨可变荷载全跨节点永久荷载：半跨节点可变荷载：③全跨屋架（包括支撑）自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载:全跨节点屋架自重：半跨节点屋面板自重及活荷载：①、②为使用节点荷载情况，③为施工阶段荷载情况。

4 内力计算由图解法或数解法解得F＝1的屋架各杆件的内力系数（F＝1作用于全跨、左半跨和右半跨）然后求出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果见表2 表2 屋架杆件内力组合表杆件名称内力系数（F=1）内力组合值计算杆内力(kN)全跨①左半跨②右半跨③第一种组合F×①第二种组合第三种组合F1×①+ F2×②F1×①+ F2×③F3×①+ F4×②F3×①+ F4×③上弦 AB 000000000 BC -6.221-4.371-1.85-355.08-317.79-266.96-133.9-69.01-355.08 CD -6.221-4.371-1.85-355.08-317.79-266.96-133.9-69.01-355.08 DE -8.993-5.636-3.357-513.3-445.63-399.68-176-117.3-513.3 EF-8.993-5.636-3.357-513.3-445.63-399.68-176-117.3-513.3 FG-9.102-4.551-4.551-519.52-427.78-427.78-148.4-148.4-519.52下弦 ac3.472.5370.933198.06179.25146.9177.2335.95198.06 ce7.9625.3252.637454.46401.29347.1164.4495.25454.46 eg9.2795.3123.967529.63449.65422.54168.63134.01529.63斜 aB-6.502-4.754-1.748-371.12-335.88-275.28-144.7-67.35-371.12腹杆 Bc4.7393.1581.581270.49238.62206.8397.5856.99270.49　 cD-3.382-1.862-1.52-193.04-162.39-155.5-59.56-50.75-193.04　 De1.8840.541.344107.5380.4496.6520.3841.07107.53　 eF-0.690.615-1.305-39.38-13.08-51.7813.46-35.96-39.38　 Fg-0.462-1.6321.17-26.37-49.966.53-43.628.53-26.37竖杆 Aa-0.5-0.50-28.54-28.54-18.46-14.59-1.72-28.54 Cc-1-10-57.08-57.08-36.92-29.18-3.44-57.08 Ee-1-10-57.08-57.08-36.92-29.18-3.44-57.08 Gg0.8120.4060.40646.3538.1638.1613.2413.2446.355 杆件截面设计5.1上弦杆截面计算整个上弦采用等截面，按FG杆件的最大设计内力设计，即N=－519.52KN上弦杆计算长度：在屋架平面内：， 上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并。

腹杆最大内力N=－371.12 KN，中间节点板厚度选用10mm，支座节点板厚度选用12mm设λ＝60，φ＝0.807，截面积为需要回转半径：根据需要的A 、 ix 、iy ，查角钢型钢表，选用2∟，A = 50.6 c㎡ , ix = 2.85 cm , iy = 7.78cm按所选角钢进行验算：，满足长细比：的要求由于只需求出，查轴心受压构件的稳定系数表，所选截面合适5.2下弦杆截面计算整个杆件采用同一截面，按最大内力计算，N=529.63kN （拉力）计算长度：屋架平面内取节间轴线长度屋架平面外根据支撑布置取计算需要净截面面积 选用2∟160×100×10（短肢相并），A =50.60 c㎡ , ix = 2.85 cm , iy =7.78cm 按所选角钢进行截面验算，取 所选截面满足要求5.3斜杆截面计算 斜杆aBN = -371.12kN (压力)，l0x = l0y = l =251.6 cm因为l0x = l0y，故采用不等肢角钢，长肢相并，使ix = iy 选用2∟140×90×10， A = 44.6 c㎡ , ix = 2.56 cm , iy = 6.84cm 属于b类截面 属于b类截面满足长细比：的要求。

由于只需求出，查轴心受压构件的稳定系数表，所选截面合适 斜杆BcN = 270.49kN（拉力），l0x = 0.8l = 208.1cm, l0y = l =260.1 cm计算需要净截面面积 选用2∟63×8， A = 19.02 c㎡ , ix = 1.90 cm , iy = 3.10 cmxxyy12图 4斜杆Bc截面验算： 所选截面满足要求。